CN102541019B - 一种自动排流装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动排流装置及其控制方法，涉及地铁系统中杂散电流的监测与防护领域。该自动排流有智能控制器、回路控制模块、排流支路，智能控制器分别于智能传感器、回路控制模块、综合自动化中心通过现场总线连接，与微机管理系统通过以太网接口连接。控制方法：智能控制器通过现场总线与智能传感器通信采集杂散电流相关数据，通过以太网完成向微机管理系统上传智能传感器采集的杂散电流相关数据，通过现场总线完成智能传感器与综合自动化系统间信号传输转换；并且对采集的杂散电流相关数据进行实时监测；通过对采集的杂散电流相关数据进行分析，再根据处理后的数据判断是否对其进行排流控制。优点：实时性强，信息传输稳定，可以广泛地运用在地铁杂散电流腐蚀监测与防护系统之中。

Description

一种自动排流装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及地铁系统中杂散电流的监测与防护领域，特别是一种自动排流装置及其控制方法。

背景技术

城市轨道交通采用走行轨回流的直流牵引供电方式，不可避免的会产生杂散电流，由于杂散电流的作用，会引起埋地金属产生电解形式的腐蚀，不仅速度快，而且在金属表面常呈现深度的穿孔状腐蚀，造成灾难性后果。所以必须对杂散电流进行实时监测，并且对埋地金属进行防护。

目前地铁杂散电流的监测与防护一般都是分开进行，通过传感器采集杂散电流相关数据，上传至智能控制器，智能控制器与监控中心通信，监控中心通过分析数据，控制排流装置工作。目前排流装置的智能控制器显示信息少，通信简单，精度不高，排流装置人机界面简单，排流控制简单，一般都是定性排流，不能自动调节排流量，精度不高，可靠性差。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明提供一种自动排流装置及其控制方法，实现具有测排结合的地铁杂散电流腐蚀监测及防护一体化的装置，具有丰富的人机界面，实时性强，信息传输稳定，可靠性高等特点，实现杂散电流的实时监控，自动调节排流量及时有效地排流，保证地铁系统的安全运营。

本发明是以如下技术方案实现的：一种自动排流装置控制方法，包括有智能控制器、回路控制模块、排流支路；智能控制器与采集杂散电流数据的智能传感器、回路控制模块、综合自动化中心通过现场总线连接，与微机管理系统通过以太网接口连接，回路控制模块与排流支路连接；智能控制器通过以太网完成向微机管理系统上传智能传感器采集的杂散电流相关数据；通过现场总线完成智能传感器与综合自动化系统间信号传输转换，并且对采集的杂散电流相关数据进行实时监测；通过回路控制模块控制排流支路的工作，排流支路工作时，回路控制模块实现对排流支路工作状态参数、故障信号的数据采集；排流支路采用极性排流方法，实现自动调整排流，排流支路的数量可以根据地铁实际系统的要求进行调整，采用上述的自动排流装置，具体控制方法如下：

（1）智能控制器通过现场总线与智能传感器进行数据通信，智能传感器主要负责对埋地金属结构极化电位，轨道电压以及轨地过渡电阻等杂散电流相关数据的采集，智能传感器的数量根据地铁实际系统的要求进行调整，智能控制器对每一个对智能传感器进行地址编号，智能控制器的处理器把采集的数据建立一个数据库，实现对每个智能传感器的杂散电流相关数据实时显示和历史数据组合查询；

（2）智能控制器通过以太网完成向微机管理系统上传杂散电流相关数据，完成整条地铁线路的杂散设备的监控，通过现场总线完成智能控制器与变电所综合自动化系统间通信，完成变电所所内的杂散防护设备调度与监控；

（3）智能控制器通过对采集的杂散电流相关数据进行分析，如果杂散电流构成腐蚀危害，显示报警状态，提示需要排流；通过手动触发智能控制器触摸板上的排流开关控制排流，也可以通过软件触发排流信号实现自动排流；智能控制器接收到排流信号，通过模糊控制方法计算排流量，通过现场总线通信，控制回路控制模块，启动排流支路排流；

（4）排流支路工作时，回路控制模块实时采集排流支路的工作状态参数、故障信号，通过现场总线通信把排流支路的工作状态参数、故障信号上传给智能控制器，智能控制器实时显示这些参数，并且通过现场总线把故障信号上传至综合自动化中心。

本实用新型的有益效果是：智能控制器与采集杂散电流数据的智能传感器通过现场总线连接，智能控制器具有数据处理以及通信功能，能够进行液晶显示；智能控制器通过现场总线与回路控制模块连接，回路控制模块具有数据处理以及通信功能，智能控制器通过回路控制模块控制排流支路的工作，同时对排流支路工作状态参数、故障信号的数据采集；排流支路采用极性排流方法，可以实现自动调整排流。

智能控制器对一个变电所区间的智能传感器进行地址编号，每个智能传感器半小时采集杂散电流相关数据，上传给智能控制器，智能控制器把这些数据进行存储，建立一个数据库；智能控制器的处理器对这些数据进分析，对每组数据的地址进行识别，然后分别把数据相应地显示在液晶显示屏上，液晶显示屏除了实时的显示最新的杂散电流相关数据，还可以通过数据库查询历史数据；智能控制器把这些数据通过以太网上传给微机管理中心，微机管理中心接收数据进行地铁线路的全面监控，同时可以对智能控制器发送控制命令，完成对该变电所的监控；通过现场总线与综合自动化中心进行通信，可以让工作人员及时的了解该区间的杂散电流防护设备信息，及时检修和调度。

智能控制器通过对实时采集的杂散电流相关数据进行分析，如果杂散电流构成腐蚀危害，则显示报警状态，提示需要排流；同时提供两种排流方式，可以通过手动触发智能控制器触摸板上的排流开关控制排流，也可以通过软件触发排流信号实现自动排流。

智能控制器根据采集的杂散电流相关数据，利用模糊控制方法计算排流量的大小，当接收到触摸板接收到排流信号或者软件自动触发的排流信号，通过现场总线通信，启动回路控制模块工作，驱动需要的排流支路排流，回路控制模块可以通过调整排流支路中可调电阻的大小，实现自动控制排流，使排流处于理想状态。

排流支路工作时，回路控制模块实时采集排流支路的工作状态参数、故障信号，通过现场总线与智能控制器进行通信，智能控制器的处理器经过运算处理后，把排流支路的工作状态参数进行显示实现对排流支路的实时监控，并把故障信息通过RS485总线传送到综合自动化中心的信号指示盘上，方便操作人员检修。

实现具有测排结合的地铁杂散电流腐蚀监测及防护一体化的装置，具有丰富的人机界面，实时性强，信息传输稳定，实现杂散电流的实时监控，自动调节排流量及时有效地排流，保证地铁系统的安全运营。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明的自动排流装置组成方框示意图；

图2是本发明的自动排流装置的控制流程图。

具体实施方式

如图1所示，一种自动排流装置，包括有智能控制器、回路控制模块、排流支路；智能控制器与采集杂散电流数据的智能传感器、回路控制模块、综合自动化中心通过现场总线连接，与微机管理系统通过以太网接口连接，回路控制模块与排流支路连接。智能控制器通过以太网完成向微机管理系统上传智能传感器采集的杂散电流相关数据；通过现场总线完成智能传感器与综合自动化系统间信号传输转换，并且对采集的杂散电流相关数据进行实时监测；通过回路控制模块控制排流支路的工作，排流支路工作时，回路控制模块实现对排流支路工作状态参数、故障信号的数据采集。回路控制模块包括具有数据处理以及通信功能的微处理器，排流支路采用极性排流方法，可以实现自动调整排流，排流支路的数量可以根据地铁实际系统的要求进行调整。

本实施例中，智能控制器与采集杂散电流数据的智能传感器、回路控制模块、综合自动化中心通过RS485接口连接，与微机管理系统通过以太网接口连接。智能控制器采用具有数据处理、通信功能以及液晶显示的嵌入式处理器；智能控制器采用低功耗处理器CPU、高性能嵌入式带触摸平板一体化装置，可以高速准确的处理智能传感器采集的数据，并且具有丰富的通信接口，触摸平板一体化更加便捷操作，采用液晶显示屏进行数据显示。

回路控制模块有五路，排流支路有四路排流二极管支路和一路接地排流支路；智能控制器通过RS485接口与五路回路控制模块连接，分别控制四路排流二极管支路和一路接地排流支路。每台自动排流装置在负母排与杂散电流防护收集网之间设置了四个排流二极管支路，排流二极管支路主要由二极管、负荷开关、分流器、带有IGBT的可调电阻及其它辅助元器件组成；在负母排与牵引变电所接地母排之间设置了一个接地二极管支路。接地排流支路主要由二极管、负荷开关、分流器及其它辅助元器件组成。每个智能控制器至少能接32个智能传感器，智能控制器与智能传感器、智能控模块、综合自动化中心通过RS485接口连接，与微机管理系统通过以太网接口连接。

智能控制器安装在自动排流装置内，触摸屏安装在自动排流装置的前面板上，便于人机信息交换，并有8个信号指示灯，分别为电源显示、失电显示、1#指示、2#指示、3#指示、4#指示、地排指示以及报警显示。自动排流装置二次回路有电电源显示灯亮，加热回路没电时失电显示灯亮；自动排流装置开始排流时，即排流支路的接触器闭合时，排流支路指示灯亮，当自动排流装置连续排流时间超过一段时间时，报警指示灯就亮显示报警。

采用上述自动排流装置，一种自动排流装置控制方法的具体控制方法如下：

1、智能控制器通过RS485总线与智能传感器进行数据通信，智能传感器主要负责对埋地金属结构极化电位，轨道电压以及轨地过渡电阻等杂散电流相关数据的采集，智能传感器的数量根据地铁实际系统的要求进行调整，智能控制器对每一个对智能传感器进行地址编号，智能控制器的处理器把采集的数据建立一个数据库，实现对每个智能传感器的杂散电流相关数据实时显示和历史数据组合查询；

2、智能控制器通过以太网完成向杂散电流微机管理系统上传杂散电流相关数据，完成整条地铁线路的杂散设备的监控，通过RS485总线完成智能控制器与变电所综合自动化系统间通信，完成变电所所内的杂散防护设备调度与监控；

3、智能控制器通过对采集的杂散电流相关数据进行分析，如果杂散电流构成腐蚀危害，显示报警状态，提示需要排流；可以通过手动触发智能控制器触摸板上的排流开关控制排流，也可以通过软件触发排流信号实现自动排流；智能控制器接收到排流信号，通过模糊控制方法计算排流量，通过RS485通信，控制回路控制模块，启动需要的排流支路排流；

4、回路控制模块监测排流支路的工作状态参数、故障信号，通过RS485通信把排流支路的工作状态参数、故障信号上传给智能控制器，智能控制器通过液晶屏和信号指示灯实时显示这些参数，并且通过RS485通信把故障信号上传至综合自动化中心。 

如图2所示，智能控制器通过RS485总线与智能传感器进行数据通信，智能传感器每隔一段时间就会向智能控制器上传杂散电流相关数据，杂散电流监测装置对变电所内的智能传感器进行地址编号，每一个智能传感器都有其独立的编号，每一个传感器的上传数据放在特定的存储单元。智能控制器接收到智能传感器采集的杂散电流相关数据，把数据进行存储，并且对每个智能传感器的杂散电流相关数据实时显示；同时智能控制器通过以太网向杂散电流微机管理系统上传杂散电流相关数据，微机管理系统通过以太网完成对地铁沿线所有监测点杂散电流腐蚀数据以及防护装置的状态数据进行集中处理，实现数据存储、曲线显示、数据查询、数据打印、防护装置状态显示，故障报警，远程通讯控制等功能；智能控制器还通过RS485总线完成智能传感器与变电所综合自动化系统间通信，完成变电所所内的杂散防护设备调度与监控，便于值班人员及时掌握设备信息。

智能控制器通过对采集的杂散电流相关数据进行分析，如果杂散电流构成腐蚀危害，显示报警状态，并且把报警信号上传给微机管理中心和综合自动化中心，提示需要排流；启动排流可以通过手动触发智能控制器触摸板上的排流开关控制排流，如果一段时间内还没有接收到手动触发排流信号，系统软件会自动触发排流信号；智能控制器接收到排流信号，CPU根据采集的杂散电流相关数据，通过模糊控制方法计算排流量的大小，CPU根据计算的排流量大小，输出相应的PWM，通过RS485通信，启动回路控制模块工作，驱动需要的排流支路排流，通过控制PWM的占空比，控制带IGBT的可调电阻的大小，从而控制排流量的大小，实现自动排流，使排流处于理想状态。

排流支路工作的时候，需要监测排流支路的工作状态，排流电流，支路二极管的故障信息以及快熔的通断信息。回路控制模块实时采集排流支路工作时分流器两端的电压，排流支路的工作电压，通过RS485 总线与智能控制器进行通信，把这些参数上传至智能控制器。智能控制器把上传的数据经过运算处理后，把排流电流，支路二极管的故障信息以及快熔的通断信息实时显示在液晶屏上，并把故障信息通过RS485总线传送到综合自动化中心的信号指示盘上，方便操作人员检修，当需要停止排流时，通过触摸板上的排流触发开关来停止排流，实现对排流支路的实时监控，同时把故障信息通过RS485总线传送到综合自动化中心的信号指示盘上，方便操作人员检修。

Claims (1)

1.一种自动排流装置控制方法，其中，自动排流装置包括有智能控制器、回路控制模块、排流支路；智能控制器与采集杂散电流数据的智能传感器、回路控制模块、综合自动化中心通过现场总线连接，与微机管理系统通过以太网接口连接，回路控制模块与排流支路连接；智能控制器通过以太网完成向微机管理系统上传智能传感器采集的杂散电流相关数据；通过现场总线完成智能传感器与综合自动化系统间信号传输转换，并且对采集的杂散电流相关数据进行实时监测；通过回路控制模块控制排流支路的工作，排流支路工作时，回路控制模块实现对排流支路工作状态参数、故障信号的数据采集；排流支路采用极性排流方法，实现自动调整排流，排流支路的数量可以根据地铁实际系统的要求进行调整，其特征是：采用上述的自动排流装置，具体控制方法如下：

（1）智能控制器通过现场总线与智能传感器进行数据通信，智能传感器主要负责对埋地金属结构极化电位，轨道电压以及轨地过渡电阻杂散电流相关数据的采集，智能传感器的数量根据地铁实际系统的要求进行调整，智能控制器对每一个对智能传感器进行地址编号，智能控制器的处理器把采集的数据建立一个数据库，实现对每个智能传感器的杂散电流相关数据实时显示和历史数据组合查询；

（2）智能控制器通过以太网完成向微机管理系统上传杂散电流相关数据，完成整条地铁线路的杂散设备的监控，通过现场总线完成智能控制器与变电所综合自动化系统间通信，完成变电所所内的杂散防护设备调度与监控；

（3）智能控制器通过对采集的杂散电流相关数据进行分析，如果杂散电流构成腐蚀危害，显示报警状态，提示需要排流；通过手动触发智能控制器触摸板上的排流开关控制排流，也可以通过软件触发排流信号实现自动排流；智能控制器接收到排流信号，通过模糊控制方法计算排流量，通过现场总线通信，控制回路控制模块，启动排流支路排流；

（4）排流支路工作时，回路控制模块实时采集排流支路的工作状态参数、故障信号，通过现场总线通信把排流支路的工作状态参数、故障信号上传给智能控制器，智能控制器实时显示这些参数，并且通过现场总线把故障信号上传至综合自动化中心。